為什麼不急於探測「暗電磁波」？

引力波和暗物質的搜索屬於兩個不同的物理學研究領域，但是，兩種重大意義的搜索活動能夠相得益彰，互相促進。在引力波發現的激發下，科學家也加快了暗物質搜索的節奏。最近在暗物質探索的「天空實驗室」，或者「天文實驗室」出現了兩個引人注目的觀測成果，其一是快速射電爆發。澳大利亞的科學家通過帕克斯射電望遠鏡，發現宇宙中存在快速射電爆發的現象，爆發持續的時間僅為數毫秒。帕克斯射電望遠鏡的直徑為64米，可探測到遙遠宇宙的射電信號。科學家之前認為快速射電爆發很難被探測到，目前只探測到16個類似的事件，對快速射電爆發的觀測可以加深對宇宙的認識，甚至獲得暗物質存在的線索。位於夏威夷的日本國家天文台的8.2米斯巴魯光學望遠鏡也探測到類似的射電信號，確定其位於一個橢圓星系內，距離地球大約60億光年。這是科學家第一次確定快速射電爆發的宿主星系，他們認為對快速射電爆發的觀測可用於研究宇宙的尺度和構成。

其二是哈佛·史密森尼天體物理中心的天文學家發現了暗物質湮滅的跡象。他們研究了銀河系中心區伽馬射線輻射的空間分布。銀心區距離地球相對較近，物質和暗物質的密度極高，如果發生了暗物質湮滅，那麼該區域會產生很強的伽馬射線。研究人員在銀心區數百光年的範圍內觀測到大量的伽馬射線源，向外延伸數千光年還有更弱的輻射。過量的伽瑪射線也有其它的解釋，主要的是過量的伽馬射線可能來自大量快速旋轉的脈衝星，但是，斯密森尼的天文學家排除了脈衝星發射過量伽瑪射線的可能。

以上兩個與暗物質湮滅現象有關的天文觀測為本作者提出的「暗電磁波」概念提供了間接的依據，在清明節的日子裡，本作者根據「等效原理」，提出了「暗電磁波」的假說，既然物質具有電磁相互作用，那麼暗物質也可能具有這種作用，就像我們暫時探測不到暗物質一樣，也許我們暫時探測不到「暗電磁波」。但是，科學家基本上否定了「暗電磁波」存在的可能，暗物質粒子探測衛星的首席科學家、紫金山天文台的研究員常達說過，「暗物質是不帶電荷的，也沒有電磁場的相互作用，能像幽靈一樣穿透阻礙物，不著痕迹地從身邊飛走。因此，儘管我們周圍存在暗物質，例如：平均1立方厘米的空氣中可能就有上千顆暗物質粒子，但並不能為我們所看到或感覺到。」儘管如此，本作者還是「念念不忘」這種「暗電磁波」存在的可能，需要為這一物理哲學的假說找到更多的依據。

最重要的依據就是暗物質湮滅的物理模型，一些物理學家和天文學家推測，暗物質除了像普通物質一樣可以參與引力的相互作用，它也可能有兩種「風味」：物質和反物質。如果正反暗物質相互接觸，就會發生湮滅並釋放高能輻射。世界上的物質都有反物質，當一個物質遇到一個反物質時，兩者都會被銷毀，由此產生巨大的能量。但是暗物質非常獨特，它的反物質就是本身，如果暗物質粒子和自身的反物質粒子發生碰撞，產生的能量將非常巨大，假如能夠探測到暗物質粒子碰撞後產生的高能粒子，如伽馬射線、正電子、反質子、中微子等，並能夠精確測量這些粒子的能譜，就能間接證明暗物質的存在，我國在去年底發射升空的暗物質粒子探測衛星就是搜索暗物質粒子湮滅或衰變後的產物，屬於暗物質粒子的間接探測方法。

在搜尋暗物質的征途上，目前主要有3種方法：一是利用粒子對撞產生暗物質，觀察其衰變的產生，歐洲核子中心的大型強子對撞機採用了這種方法。二是基於暗物質湮滅的原理，在太空進行湮滅實驗。三是測量暗物質散射至液體或固體的散射實驗。顯然，我國錦屏的地下暗物質實驗室採用了第三種方法，「悟空」號暗物質粒子探測衛星採用了第二種方法，中國的科學家也正在構思和設計暗物質搜索的第一種方法，建設體現中國科學更高水平的高能量粒子對撞機。暗物質搜索的第二種方法遵循了暗物質湮滅的基本原理。一些物理學家提出了暗物質電子和正電子的概念，暗物質質子和反質子湮滅的設想，這些概念和設想包含了一種可能性，即：暗物質可能有電子和正電子，質子和反質子的粒子形式，或者說暗物質粒子可能帶有正電荷和負電荷，將這種概念和設想簡單地延伸一下，可以推出一個結論，即：暗物質可能有電磁場的功能，具有電磁場的相互作用，為了將暗物質的電磁作用與物質的電磁作用區分開來，我們「順水推舟」地引入了「暗電磁波」的概念。

其它的依據還有「暗原子」的發現，雖然科學家沒有發現「深藏不露」的暗物質，但是，已經有科學家聲稱發現了「暗原子」，我們還不清楚「暗原子」的結構和屬性，只能猜想它是由「暗原子核」和「暗電子」組成的，如果真的存在「暗電子」，那麼「暗電磁波」的存在就毋庸置疑了。暗物質的模型有很多，被科學家普遍認可的是弱相互作用的大質量粒子（ＷＩＭＰ），其它理論模型還有諸如：軸子、惰性中微子，或者更大質量的奇異粒子。如果科學家最終證明暗物質就是中微子、或者一種大質量的中微子，那麼「暗物質」和「暗電磁波」的概念和構想就是多餘的，不存在什麼「暗電子」、「暗質子」和「暗原子」，如果科學家最終證明暗物質是一種大質量的普通物質粒子，不是非普通的「暗物質」，那麼「暗物質」和「暗引力波」的概念和構想還是成立的。

本作者提出「暗電磁波」的概念是從「等效原理」中推測出來的，只是一種物理哲學的推想，既沒有違背科學家主流觀點的意思，也沒有鼓勵科學家開始「暗電磁波」探測的意圖，可以看成是一種「思想實驗」，也可能引起一些物理學研究人員和科學愛好者的注意和爭議，最好能引起自然哲學的研究人員和愛好者的一點關注和爭議，以達到提高公民科學素質的目的。本作者認為，「暗引力波」存在的可能性要高於「暗電磁波」，原因很簡單，LIGO的科學家已經發現了物質的引力波，「暗物質引力波」存在的可能性大大增加了，而科學家還沒有發現所謂的「暗電子」和「暗質子」，因此，「暗磁場」或「暗電磁場」存在的可能性就有更大的懸念。

2016-4-12

（Dark Electromagnetic wave can be hidden inside Dark Matter ?）

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